Есть объективные причины, почему достижения российских ученых в области биологических наук столь скромны: целенаправленное искоренение генетики в середине ХХ века не могло пройти даром для страны. Случаи, когда работы отечественных генетиков положили начало целым научным направлениям в биологии, вообще можно пересчитать на пальцах. И один из таких случаев — работы новосибирского генетика Дмитрия Беляева (1917–1985), о которых знает каждый ученый, занимающийся генетикой поведения. Если бы не опыты Беляева с одомашниванием лис, поставленные еще в 1950-х, вряд ли кому-то пришло бы в голову расшифровывать геном этого зверя. Тем не менее геном был расшифрован. Главная цель проекта — наконец-то разгадать загадку, над которой бился сам Беляев и все его последователи в разных странах мира.
Очень странная лиса
У лисицы красивый ценный мех, но скверный характер. Именно эту коллизию и намеревался разрешить Дмитрий Беляев: партия и правительство поручили ему вывести породу лис, пригодных для разведения в неволе, то есть не боящихся человека и не проявляющих к нему агрессии. Однако уже через несколько поколений отбор самых дружелюбных и общительных животных дал неожиданный результат: лисы изменились внешне. У них по-собачьи обвисли уши, загнулись крючком хвосты (они к тому же еще и приобрели привычку приветливо вилять), а главное — испортился тот самый мех, ради которого все и затевалось: на нем появились белые пятна. В этот момент прикладная задача неожиданно превратилась в фундаментальную проблему. Как позже выяснилось, она имеет отношение к самым разным областям науки, от генетики поведения до происхождения человека.
Биологов интересует вопрос: что за гены закрепляются у животных, готовых общаться с людьми?
Будучи глубоко эрудированным человеком, Беляев наверняка читал труда Чарльза Дарвина. Создатель теории эволюции еще в XIX веке упоминал о «синдроме одомашнивания» — появлении у животных определенного набора новых качеств после приручения их человеком. То, что произошло с беляевскими лисами — прекрасный пример этого синдрома. Ученые новосибирского Института цитологии и генетики занялись изучением дружелюбной породы лисиц, выведенных Беляевым, и продолжают эту работу до сих пор. А те из них, кто решил променять сибирские просторы на страны мира, более благоприятные для научной работы, заразили это темой иностранных коллег.
Биологов интересует вопрос: что это за гены, которые так быстро, всего за несколько поколений, закрепляются у животных, готовых общаться с людьми? Опыты, призванные выявить генетические основы приветливости и дружелюбия животных, ставились и на мышах, и на курах, и, конечно, на собаках в сравнении с их предками волками. Но классическим объектом по-прежнему остается лиса — главным образом благодаря полувековому эксперименту по селекции, продолжающемуся в Новосибирске. И когда Анна Кукекова и ее коллеги из Иллинойского университета затевали проект по расшифровке генома лисы, именно дружелюбные сибирские лисички были основным предметом их интереса.
Гены доброты
Очень трудно удержаться от соблазна погладить дружелюбную лису — продукт более чем полувековой селекции, проводимой генетиками Сибирского отделения РАН. Однако удерживаться приходится: взаимодействие человека и животных происходит в строго контролируемых условиях. Сперва нужно постоять у клетки ровно одну минуту, затем открыть дверцу и выждать еще минуту, теперь можно протянуть к лисе руку и замереть ровно на минуту и, наконец, закрыть дверцу и еще минуту постоять возле клетки. Если лиса на протяжении всех этапов выражает готовность общаться — и даже требует этого от человека — считается, что она прошла тест на дружелюбие. Параллельно с этим в Институте цитологии и генетики отбирается и другая линия лис с противоположными качествами — повышенной агрессивностью и боязливостью. Генетическое сравнение этих двух линий и составляет сферу интересов Анны Кукековой и ее коллег из Иллинойского университета.
Исследователи обнаружили определенные области генома, в которых у дружелюбных и агрессивных лис зафиксировалось больше всего отличий. В качестве «золотого стандарта» долгое время служил геном собаки, однако такие сравнения животных из разных зоологических родов нельзя проводить без оговорок. Именно поэтому исследователи так ждали полной расшифровки лисьего генома, о которой сообщают в своей статье.
Теперь они могут сделать некоторые выводы. В геномах подопытных лис обнаружены различия в 103 областях, некоторые из которых очевидным образом определяют дружелюбное или агрессивное поведение. В свете новых геномных данных удалось не только очертить область генома, но и указать на отдельные гены, определяющие эти признаки. Один из таких генов, SorCS1 на пятнадцатой лисьей хромосоме, ранее не был уличен во влиянии на поведение. Между тем одна из его функций — участие в процессах формирования нейронных синапсов.
Полтораста лет назад Чарльз Дарвин заметил: «Человек во многих аспектах подобен животным, которые долгое время были одомашненными».
Среди выявленных генов, предположительно влияющих на поведение, были и такие, человеческие аналоги которых наверняка замешаны в психических особенностях: 13 были связаны с расстройствами аутистического спектра, 13 — с биполярным расстройством. А четыре лисьих гена находятся в очень интересном фрагменте хромосомы: у человека его утрата приводит к развитию синдрома Вильямса-Бейрена, наблюдаемого у так называемых «детей-эльфов». У этих больных интеллектуальное отставание сопровождается исключительной эмоциональной отзывчивостью и дружелюбием. Ранее генетики заметили, что много мутаций в этой же области хромосомы отличают собак от волков: такое впечатление, что у собак при одомашнивании закрепились «эльфийские» черты.
Любопытно, что именно тут аналогия лисы и собаки дала сбой: мутации, подобные тем, что отличают собак от волков, у лис закрепились не в дружелюбной, а напротив, в агрессивной линии. Это говорит лишь о том, что генетическая регуляция поведения — куда более сложный процесс, чем предполагали генетики, и уж точно преждевременно обсуждать его детали в рамках популярной заметки.
Зачем все это?
Те задачи, которые стояли перед Дмитрием Беляевым и его коллегами в послевоенном СССР, — выведение более дружелюбных линий промышленных пушных зверей или домашних питомцев — по-прежнему актуальны, и результаты Иллинойских генетиков могут помочь их решению. Впрочем, с тех пор сильно поменялись представления об этичности подобных разработок — возможно, манипулировать сознанием братьев наших меньших в массовом масштабе человечество не будет никогда. Но вот понимание биологической природы расстройств поведения, в том числе биполярного расстройства или аутизма, может стать мощным толчком для биомедицинских и фармакологических разработок.
В этом году в Новосибирске был установлен памятник Беляеву. Скульптура изображает ученого, протягивающего руку к лисе.
И все же основное значение этой затянувшейся на 70 лет научной работы фундаментально-теоретическое. Полтораста лет назад прозорливый Чарльз Дарвин заметил: «Человек во многих аспектах подобен животным, которые долгое время были одомашненными». Действительно, в ходе селекции домашние животные отбирались, среди прочего, и по признаку бесконфликтности в человеческом социуме. Но именно такой отбор шел и среди людей при формировании главного качества, сделавшего нас венцом эволюции, — способности сотрудничать друг с другом и формировать сложный социум.
Эту идею сегодня развивает американо-австрийский лингвист Текумсе Фитч. Он полагает, что история беляевских лисиц, эволюция человеческой социальности и множество других биологических феноменов — разные стороны одного эволюционного процесса, в центре которого стоит замедление индивидуального развития и, в частности, изменение миграции клеток зародышевого нервного валика. Небольшие модификации ранних стадий зародышевого развития могли бы объяснить, в частности, и весь тот букет качеств, который Беляев наблюдал у своих лис, включая пегий мех, обвислые уши, хвост крючком и приятный характер. Но, что еще важнее, этот подход, возможно, даст ключ к одной из самых интригующих загадок Вселенной: как человек стал человеком.
Свои гипотезы Текумсе Фитч и его единомышленники обсуждали в 2014 году на конференции с интригующим названием «Симпозиум по самоодомашниванию человека». Их точку зрения разделяют далеко не все ученые. Однако само ее существование говорит о том, насколько серьезные биологические (да и мировоззренческие) вопросы поставило одно прикладное научное исследование — то, что когда-то начал в сибирском институте изгнанный из Москвы за неблагонадежность российский генетик Дмитрий Беляев.
Кстати, в этом году в Новосибирске был установлен памятник Беляеву. Скульптура изображает ученого, протягивающего руку к лисе. Лиса выглядит вполне дружелюбной.